Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono
Ida Ayu Nyoman DS
S830208013/IPA/psains
BAB I. PENDAHULUAN
Baterei berfungsi sebagai media penyimpan dan penyedia energi listrik. Sumber listrik yang digunakan sebagai pembangkit power dalam bentuk arus searah (DC). Alat ini digunakan elektronika termasuk diantaranya telepon seluler dan komputer. Baterei merupakan sekumpulan sel-sel kimia yang masing-masing berisi dua electron logam yang dicelupkan dalam larutan penghantar yang disebut elektrolit. Akibat reaksi-reaksi kimia antara konduktor-konduktor dan elektrolit satu elektroda anoda bermuatan positif dan lainnya,katoda ,menjadi bermuatan negatif. Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterei telah menjadi bagian dari kehidupan sehari – hari khususnya bagi masyarakat modern saat ini. Banyak alat – alat yang tidak lepas dari peranan baterei mulai dari jam dinding yang sederhana, panel pesawat terbang yang kompleks hingga perlengkapan komunikasi selular. Begitu pentingnya peranan baterei bagi kehidupan sehari – hari, terutama bagi dunia telekomunikasi. Perkembangan baterei dimulai dengan percobaan oleh Volta yang menemukan Elemen Volta. Baterei memiliki jenis sel yang berlainan yaitu baterei dengan sel kering contohnya yang kita kenal dengan batu baterei dan sel basah yaitu contohnya accumulator.
Baterei dikelompokan menjadi 2 jenis yaitu baterei Primer yaitu baterei yang hanya digunakan satu kali, dan setelah habis dan baterei sekunder yaitu baterei yang bisa digunakan berkali kali dengan mengisi kembali muatannya. Dengan semakin meningkatnya penggunaan peralatan elektronik portable, penggunaan baterai yang rechargeable juga semakin banyak. Sebagai alat telekomunikasi yang diciptakan untuk membantu kehidupan manusia, kehadiran telepon selular (ponsel) kini mulai menjadi semacam ketergantungan atau kebutuhan vital bagi masyarakat. Bukan hanya monopoli masyarakat perkotaan, masyarakat di pinggiran dan bahkan dipedesaan pun kini mulai akrab dengan teknologi telepon gengam. Eksistensi atau kehadiran ponsel baru terasa penting ketika alat itu tiba-tiba tidak dapat berfungsi. Baterei bisa dianggap sebagai sumber nyawa telepon seluler . Sumber energi yang membuat ponsel tetap ON . Jika baterei lemah maka komunikasi pun terhambat.
Pada saat pembelian ponsel didalam ponsel tersebut sudah terdapat baterei. Cargernnya mungkin sudah tersedia pada saat pembelian ponsel tersebut atau disedikan secara terpisah. Fase telephone selular diperkirakan 10% transmit, 10 % receive mode, 80 % standby. Baterei dari beberapa pabrik menerangkan bahwa baterei tersebut hanya digunakan untuk merk dan model ponsel tertentu. Kerusakan ponsel mungkin terjadi karena penggunaan baterei yang salah dan baterei yang tidak bersertifikat/bermerk. Beberapa pabrik baterei melakukan penggantian produksi baterei yang hanya untuk salah satu merk dan model baterei menjadi baterei yang dapat digunakan untuk merk dan model apapun. Karena dengan adanya bermacam-macam model dan merk ponsel akibatnya pabrik baterei harus menyediakan berlusin-lusin macam baterei untuk memenuhi kebutuhan beratus-ratus model ponsel dan dengan beberapa merk yang berbeda. Pengguna atau customer disarankan untuk mengecek baterei tersebut apakah jalan atau tidak memiliki sertifikat atau jaminan serta garansi sebelum pembelian.Karena pada saat ini banyak baterei palsu yang beredar dipasaran.
BAB II BATEREI
A. Parameter Baterei
Kapasitas arus batere dinyatakan dengan Ampere hours (Ah) yaitu kemampuan untuk menyimpan atau memberikan enegi listrik. Kapasitas = watt hours(Ah.V). Tegangan batere ditentukan oleh bahan plat dan jumlah sel yang ada. Contohnya pada asam timbal = 20 v untuk 1 sel dan batere MnO2 = alkaline yaitu sebesar 1,5 v tiap sel. Efisiensi Perbandingan antara energi listrik yang dihasilkan pada pengosongan dengan energi listrik yang disimpan pada proses pengisian sampai batere penuh sebesar 90 – 95 %. Berat jenis elektrolit tergantung pada jenis batere yang digunakancontoh batere portable Berat jenis elektrolitnya 1,23 – 1,25. Pada proses pengisian, Berat jenis akan naik sebaliknya pada proses pengosongan akan turun.Temperature Secara umum batere berangsur-angsur akan memburuk sesuai dengan kenaikan temperature diatas 25°C (77°F). Dan memburuk dengan cepat diatas temperature 55°C (131°F). Disaat temperature rendah (-20°C [-4°F] sampai 0°C [32°F]), batere tidak menunjukan kemampuannya secara maksimal. Perubahan temperature batere akan menyebabkan kepekatan dari elektrolit dan resistansi elektrolity. Disaat temperature rendah, energi yang hilang mengurangi reaksi kimia yang terjadi dan meningkatkan hambatan dalam elektrolit. Pada saat temperature tinggi, energi yang hilang meningkatkan reaksi kimia di elektrolit yang tidak diinginkan.
Suhu maximum batere secara umum = 45 °C
B. Prinsip Kerja Baterei
Baterei adalah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung didalamnya menjadi energi listrik melalui reaksi elektro kima, Redoks (Reduksi – Oksidasi). Baterei terdiri dari beberapa sel listrik, sel listrik tersebut menjadi penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Sel baterei tersebut merupakan elektroda – elektroda. Elektroda negatif disebut katoda, yang berfungsi sebagai pemberi elektron. Elektroda positif disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron. Antara anoda dan katoda akan mengalir arus yaitu dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan electron akan mengalir dari katoda menuju anoda. Terdapat 2 proses yang terjadi pada baterei yaitu proses pengisian merupakan proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia dan proses pengosongan merupakan proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik . Proses pengosongan baterei sebenarnya merupakan reaksi kebalikan dari proses pengisian ulang baterei. Pada proses pengosongan baterei sekunder secara umum sama dengan proses pengosongan baterei primer. Gambar 1 berikut ini dapat dijelaskan arah aliran elektron pada baterei.
Gambar 1 : Arah aliran elektron pada baterei secara umum
Sumber : Kimia Kecakapan Dan Lingkungan Hidup
C. Metode Pengisian Baterei
Secara umum ada dua metode pengisian baterei sekunder yaitu dengan tegangan konstan dan dengan arus konstan.
1. Metode Tegangan Konstan yaitu Pada metode ini baterei dihubungkan dengan suatu sumber tegangan konstan dengan polaritas seperti ditunjukkan pada gambar 2 berikut ini :
Gambar 2: Pengisian baterei dengan metode tegangan konstan
Sumber : http://ejournal.gunadarma.ac.id/files/E08.pdf
Besar arus pengisian pada metode ini tergantung dari perbedaan tegangan antara sumber tegangan dengan tegangan baterei. Pada permulaan pengisian tegangan baterei masih rendah sehingga arus pengisian tinggi, dan setelah proses pengisian berjalan cukup lama, tegangan baterei akan naik sehingga arus pengisian juga berkurang. Kekurangan dari metode ini adalah kesulitan untuk menghitung perkiraan seberapa arus yang telah diserap oleh baterei.
2. Metode Arus Konstan yaitu Pada metode ini sebuah sumber arus konstan
dihubungkan dengan baterei seperti ditunjukkan pada gambar 3 berikut ini
Gambar 3: Pengisian baterei dengan metode arus konstan
Sumber : http://ejournal.gunadarma.ac.id/files/E08.pdf
Sumber arus konstan harus didisain agar perubahan tegangan pada baterei saat proses pengisian tidak mempengaruhi besarnya arus yang mengalir pada baterei.
D. Penggunaan Baterei Isi Ulang Pada Telepon Seluler
Telepon seluler dalam perkembangannya mengalami 4(empat) kali perubahan penggunaan baterei jenis rechargeable battery yaitu:
1. NiCD / NiCad
2. NiMH / Metal
3. Li-Ion / Lithium Ion
4. Li-Poly / Lithium Polymer
Karena perbedaan tersebut maka proses charging yang benar juga berbeda-beda.
1. NiCD / NiCad
Beterei nikel cadmium aalah baterei kering yang dapat diisi ulang. Baterei ini terdiri dari anoda logam cadmium dan katoda nikel oksida(NiO2). KOH merupakan elektrolitnya yang berbentuk pasta. Beterei ini merupakan jenis baterei sekunder yang dapat diisi ulang seperti aki dikarenakan hasil reaksinya berupa zat padat yang menempel pada setiap elektrodanya. Contoh dari baterei NiCd dapat dilihat pada gambar 4 berikut ini :
Gambar 4 : Baterei Nikel Cadmium
Sumber : Gracindo KIMIA SMA XII
Baterei NiCd (Nikel Cadmium) adalah sumber energi listrik arus searah, dengan mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterei NiCd adalah type rechargeable baterai paling lama yang ada di dunia dan karena kapasitasnya yang besar maka bateraiini dipilih untuk ponsel-ponsel lama yang menggunakan tenaga besar. Saat ini sudah sangat jarang atau bisa dikatakan tidak ada lagi ponsel yang masih menggunakan baterai jenis ini, karena ukuran dan beratnya yang besar, juga proses chargingnya yang merepotkan. Proses charging baterai NiCd yang benar adalah sebagai berikut untuk Battery baru charge selama 12 jam nonstop dan selanjutnya charge pada saat battery NiCd sudah benar-benar habis atau kalau perlu dicharge di desktop charger dahulu sebelum menchargenya, karena baterei NiCd mempunyai permanen memory effect bila dicharge pada saat tidak benar-benar habis, sehingga battery semakin lama kapasitasnya semakin menurun dan akhirnya mati total. Artinya jika mencharge baterei saat baterei belum habis betul hal ini akan berpengaruh pada umur baterei. Makin lama kapasitasnya makin menurun. Lambat laun baterei pun mati. Inilah yang biasanya dikenal dengan istilah memory effect. Karena sifatnya yang tidak praktis, ditambah lagi dengan ukurannya yang besar, jenis baterei NiCd sudah ditinggalkan.
2. NiMH / Metal
Batere ini didesain/dibuat setelah dilakukan penelitian beberapa macam logam yang dapat digunakan untuk produksi baterei selain cadmium untuk menghasilkan energi sekunder baterei yang tinggi dengan harga yang relatif murah. Dan nickel-metal-hydrid adalah alternatifnya. Anoda dari Ni-MH dibuat dari hydrogen dengan campuran logam, katoda dari nikel oxide. Ni-MH dapat bertahan 40 % lebih lama dari Ni-Cd dan dapat diisi ulang hingga 600 kali. Hal ini membuat Ni-MH dapat digunakan untuk alat-alat yang membutuhkan energi tinggi seperi laptop, telepon seluler.
NiMH (Nikel Metal Hydryd )adalah generasi baru dari rechargeable battery, keuntungannya dibanding battery NiCd adalah beratnya yanglebih ringan serta memory effect yang bersifat temporary tetapi memory effect ini bisa menjadi permanen bilamana penge-charge-an yang dilakukan tidak benar. Metal Hydride merupakan gabungan dari dua logam dengan komposisi tertentu. Selain ukuran dan berat NiMH yang lebih ringan, juga battery NiMH lebih ramah terhadap lingkungan, tetapi walau begitu battery NiMH tidak bisa dibuang di sampah begitu saja, karena ada proses khusus untuk me-recycle battery jenis ini. Sampai sekarang battery NiMH masih sering kita temui dipasaran, terutama untuk ponsel-ponsel yang menengah kebawah, hal ini dikarenakan battery NiMH harganya lebih murah sehingga bisa menekan harga ponsel secara keseluruhan. Contoh baterei NiMH dapat dilihat pada gambar berikut ini .
Gambar 5: Contoh Baterei NiMH
Sumber : http://blog.tommybudiawan.com
Cara perawatan baterei NiMH yang benar adalah sebagai berikut yaitu untuk baterai baru, usahakan charge baterei NiMH anda paling tidak 12 jam untuk kali pertama, sedang untuk selanjutnya charge baterai anda sesuai dengan petunjuk yang terdapat pada ponsel sedikit tambahan (sekitar 30-60 menit) untuk memberikan kesempatan bagi baterai NiMH untuk melakukan "trickle charge". Pengisian dilakukan pada saat baterei sudah benar-benar habis dan tidak perlu melakukan discharge di desktop charger untuk pengisian selanjutnya seperti pada baterai NiCD, apabila suatu saat baterei NiMH belum habis maka bisa melakukan charging walaupun pada saat tersebut baterei anda belum benar-benar habis, konsekuensinya pada saat digunakan maka baterei NiMH akan terasa cepat habis, tapi hal ini hanya berlangsung secara temporer karena bila sudah benar-benar menghabiskan baterei charging dapat dilakukan lagi, maka performa baterei anda akan kembali seperti semula. Artinya kalau mencharge baterei dalam kondisi yang belum habis betul, bersiap menanggung akibatnya. Baterei hanya sanggup menampung sedikit daya. Setelahnya baterei mudah cepat habis.
3. Li-Ion / Lithium Ion
Gambar 6 : Contoh Baterei Litium
Sumber : http://202.158.49.149/19122004/Ponsel/jangan.htm
Untuk batterei baru, charge battery sesuai dengan petunjuk atau sampai lampu/indikator ponsel menandakan battery full, setelah itu segera lepas charger, demikian juga untuk selanjutnya tidak perlu melakukan over charge untuk mendapatkan trickle charge seperti pada battery NiCD dan NiMH, karena pada battery Lithium tidak ada istilah trickle charge, bahkan overcharge battery lithium ion bisa menurunkan kemampuannya. Walaupun tidak ada memory effect pada battery jenis ini, anda sebaiknya melakukan charging pada saat battery ini sudah habis atau indikator ponsel anda sudah menunjukkan "battery low", ini dikarenakan battery Lithium Ion memiliki "life cycle" (umur charging) yang lebih sedikit dari battery jenis NiCd dan NiMH .
4. Li-Poly / Lithium Polymer
1. Prinsip Kerja Beterei NiCd dan NiMH
Baterey NiCd dan NiMHadalah sumber energi listrik arus searah, dengan mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Dilihat dari segi bentuk baterei NiCd dan NiMh terdiri dari banyak jenis dengan bentuk konstruksi yang berbeda-beda. Secara umum baterei NiCd dan NiMH memiliki konstruksi yang terdiri dari elektroda positif dan negatif, separator atau pemisah, elektrolit, dan wadah sel. Elektroda merupakan bahan elektrokimia aktif. Untuk baterei NiCd dan NiMh elektroda positifnya adalah Ni(OH)2 sedangkan elektroda negatif untuk NiCd adalah Cd(OH)2dan M (Metal Hydride) untuk elektroda negatif baterei NiMh. Metal Hydride merupakan gabungan dari dua logam dengan komposisi tertentu. Sedangkan elektrolit yang sering dipakai dalam baterei NiCd dan NiMh adalah KOH. Jenis elektrolit ini memiliki kelebihan dalam hal konduktivitas yang tinggi dan titik bekunya yang rendah.
Pada saat baterey dalam proses pengosongan terjadi aliran elektron dari elektroda negatif ke elektroda positif. Sedangkan pada saat baterey dalam proses pengisian, terjadi aliran elektron dari elektroda positif menuju ke elektroda negatif. Reaksi kimia yang terjadi pada elektroda positif baterei NiCd adalah sebagai berikut:
Ni(OH)2 + 2OH− ⇄ NiO2 + 2H2O + 2e−
Sedangkan reaksi kimia pada elektroda negatifnya adalah sebagai berikut.
Cd(OH)2 + 2e− ⇄ Cd + 2OH−
Pada baterei NiMh, reaksi kimia yang terjadi pada elektroda positifnya adalah sebagai berikut.
Ni(OH)2 + OH− ⇄ NiO2 + 2H2O + 2e−
Dan reaksi kimia pada elektroda negatifnya adalah sebagai berikut.
M + H2O + e ⇄ MH + OH−
2. Prinsip Kerja Beterei Litium
Baterei litium tidak menggunakan logam litium tetapi menggunakan ion litium. Ketika digunakan ion litium berpindah dari satu elektroda ke elektroda yang lainnya melalui elektrolit. Ketika di-charge arah aliran ion litium dibalik. Baterei litium diperdangkan dalam bentuk kosong. Prinsip kerja baterei litium dalam proses pengosongan maupun proses pengisia dapat dilihat pada gambar 6 berikut ini :
Gambar
Gambar 7 : Baterei litium ion proses pengisian dan pengosongan
Sumber : Kimia Untuk SMA Erlangga
Selama proses pengisian terjadi perpindahan ion litium dari LiCoO2 ke elektroda grafit (Li+) tetapi pada saat proses pengosongan atau penggunaan ion litium kembali ke elektroda LiCoO2 .
BAB III PENUTUP
Dari sekian banyaknya sumber energi, batu baterai termasuk bagian yang memiliki peranan sangat besar. Salah satu sumber energi yang sangat diandalkan oleh perangkat yang saat ini mulai menjadi tren dalam masyarakat. Semua perangkat elektronik yang tidak lagi menggunakan kabel, sangat mengandalkan keberadaan batu baterai. Oleh sebab itu perkembangan teknologi batu baterai telah mencuri perhatian yang tidak kecil dari kalangan produsen CE (consumer electronic) dan komputer.
Kita perhatikan saja batu baterai yang digunakan pada ponsel. beberapa tahun yang lalu ponsel hanya menggunakan batu baterai NimH atau NiCad, namun sekarang hampir seluruh ponsel yang diproduksi sudah menggunakan batu baterai Lithium. Lithium memiliki fisik yang lebih kecil dan ringan dibandingkan NimH atau NiCad. Selain itu Lithium juga lebih fleksibel dan tahan lama digunakan. Namun kemampuan yang dimiliki oleh Lithium masih dianggap kurang mencukupi.
Sebuah ponsel dengan baterai Lithium kurang bertahan lama dan jika digunakan untuk sebuah notebook maksimal dapat bekerja antara 2 sampai 4 jam. Padahal tidak jarang jarak tempuh perjalanan dapat melebihi 4 jam. Sehingga peningkatan daya tahan baterai tentu saja sangat berpengaruh. Baterai masa depan dengan teknologi yang masih dikembangkan menjadi harapan saat ini agar sebuah ponsel atau sebuah notebook tidak lagi bekerja hanya 2 sampai 4 jam saja, melainkan dapat terus menyala sampai 20 jam tanpa harus diisi ulang.
Saat ini ilmuwan masih terus melakukan penelitian dan percobaan untuk dapat menemukan sebuah batu baterai baru yang dapat menggantikan batu baterai yang ada saat ini. Batu baterai yang tidak hanya memiliki kemampuan lebih, namun juga lebih aman dan bersih pada penggunaannya.
DAFTAR PUSTAKA
Ardietna : Potensi Ponsel sebagai Detonator Bom! : http://www.indoforum.org/ showthread.php?t=28866v
contoh penggunaan batere: http://pagimentari.blogspot.com/2008_01_20_archive.html
diakses 8 november 2008
Elenia : Type-type Battery: http://elennia.blogspot.com/2006/09/tipe2-baterei-ponsel.html, diakses 8 november 2008
Maria Suharsini,et al, 2006 : Kimia Dan Kecakapan Hidup, Ganeca Ecact, Bandung.
Michael Purba, 2006 : Kimia unutk SMA kelas XII, Erlangga Jakarta.
Pengisian pulsa : http://ejournal.gunadarma.ac.id/files/E08.pdf, diakses 8 november 2008
Ratna Ariyanti : Jangan Main-main dengan Baterai Ponsel :http://202.158.49.149 /19122004/Ponsel/jangan.htm , diakses 8 november 2008
Tips Memilih Charger Handphone http://sihar hutahaean.blogspot.com/ 2007_11_01_archive.html
Yudi Somantri : Charger Universal untuk Perangkat Digital : http://202.158.49.149/ 31082003/ Artikel/TrenAksesoris.doc, diakses 8 november 2008
Tidak ada komentar:
Posting Komentar